电机及拖动基础

第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新书名：电动及拖动基础ISBN：978-7-111-07098-6作者：邵群涛出版社：机械工业出版社本书配有电子课件第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新2.6他励直流电动机的调速重点：三种调速方法调速系统电机的选择调速：TL=C,人为改变电机的有关参数，使电机的速度变化。调速方法：①机械调速②电气调速③电气－－机械调速n=U/Ce-(Ra+Rad)Ia/Ce①减压②电枢串电阻③弱磁第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新2.6.1调速指标1.技术指标(１)静差率（相对稳定性）=n/n0×100%机械特性越硬，静差率越小，但硬度相同，静差率不同。静差率是指系统低速运行时的值。一般设备3050%精密机床13%nN2n01nNTemn0nN1TLnN0n第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新(２)调速范围DD=nmax/nmin=max/min以减压调速为例)1(/)1()1(010101minmaxNNNNNNNNnnnnnnnnnnnnnD越小→D越小，实际希望小，D大。第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新（３）调速的平滑性K越接近１,平滑性越好,K＝1,无级调速(４)调速时电动机允许的输出一电动机本身具备的负载能力Ia=IN=CP2=?T2=?2.调速的经济指标1)初投资大小2)运行费用：能耗、维护费用iinnK1第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新2.6.2他励直流电动机降低电枢电压调速1.减压调速方法与调速原理=N，R=RaU↙瞬间→Ia、Tem、n、Ea都要发生变化。nn0n01n02TLTemUaabc0（1）原理U↙→机械特性下移→Ia↙=(U↙-Ea)/Ra→Tem↙TL→n↙→Ea↙→Ia↗→Tem↗=TL=C第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新调速结束后，Ia、Tem、n、Ea怎样变？若TL=C不变，则U↙→n↙Ia=C过渡过程曲线iaiat1tn1n2n,I0第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新（２）方法１）整流装置:改变触发角或改变导通时间MU~U-Uf第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新２）Ｇ－Ｍ系统rfmrfGUfGUfMIfGUGMM3~IaUaM生产机械第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新2.减压调速的机械特性U0：空载电压R0：整流装置内阻对晶闸管调速系统，TL很小→Ia很小时,电流不连续→特性曲线如图emTeaeTCCRRCUn200n0n0’0Ia(Tem)n12第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新3.调速性能(1)调速范围大稳定性好。(2)调速平滑性好，无级调速。(3)初投资大。第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新2.6.3电枢回路串电阻调速1.调速方法原理和方法=NU=UNRa↗瞬间→Ia、Tem、n、Ea都要发生变化。Rad1Rad2Rad3TemTN0nn0Rad=0Rad3Rad2Rad1电枢串电阻→Ia↙=(U-Ea)/Ra↗→Tem↙TL→n↙→Ea↙→Ia↗→Tem↗=TL=C第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新2.调速性能调速D小，静差率大，平滑性差负载小时，调速不明显P1=UNIa不变，但P2=TLn/9.55→↙不经济若TL=C不变，则R↗→n↙Ia=C过渡过程曲线t1n1n2n,iaia0t第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新2.6.4弱磁调速1.调速方法与调速原理U=UNR=Ra(１)方法：调节Rfad→If↙→↙→Ia↗(２)原理：↙→Ia↗→Tem↗TL→n↗→Ea↗→Ia↙→Tem↙=TL→新的平衡第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新实际由于电磁惯性，机械特性不能从１跳到２，而是从3到2n22bcnTL0n11a3Tem第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新弱磁后：↙→n↗Ia2Ia1t0n,In2n1Ia1Ia22.调速的机械特性↙→n↗→n↗在一定的转矩范围内，n0↗n↗3.调速性能nmax受限，D2调速经济性，平滑性好，投资少第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新2.6.5电动机调速时允许的输出与负载的配合1.电动机调速时允许输出IaIN，充分利用电机Ia=IN（１）电枢串电阻调速和减压调速=N→Ia=IN不变Tem=CTNIN=TN与转速无关Pem=Temn/9.55=TNn/9.55n－－恒转矩调速第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新TemTem,PnmaxnminnNnP2第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新（２）弱磁调速若保持Ia=IN不变则=(UN-INRa)/(Cen)=EaN/(Cen)Tem=CTIN=CTEaN/(Cen)IN=9.55PemN/n1/nPem=Temn/9.55=PemN=C-恒功率调速TemTem,PnmaxnminnNnP2第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新2.调速方法与负载的配合(1)恒转矩调速１）恒转矩负载：TN=TL=CnN=nmaxPN=TNnN/9.55=TLnmax/9.55在任何转速下，Ia=IN，电机充分利用。２）恒功率负载：PL=CnN=nmaxTLmax=9.55PL/nmin为满足负载要求TNM=9.55PN/nN=TLmax即PL/nmin=PN/nNPN=PLnN/nmin=DPLn↗→TL↙→Ia↙造成浪费。第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新(２)恒功率调速nmin=nN１）恒功率负载PL=PN=CPN/nN=PL/nminTem=9.55Pem/n=9.55PL/n↙→n↗→Tem↙=CTIaIa=IN=C电机得到充分利用第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新２）恒转矩负载TL=CPNM=TNnN/9.55=TNnmin/9.55PLmax=TLnmax/9.55电机与负载配合PNM=PLmax即TNnmin=TLnmaxTN=TLnmax/nmin=DTL在低速情况下，电机的额定转矩远大于负载转矩造成浪费。第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新例题一一他励直流电动机铭牌数据为：PN=29kW，UN=440V，IN=76.2A，nN=1050r/min，Ra=0.393，负载为位能性负载。1.电动机在回馈制动下下放重物，若此时负载电流IL=60A，若电枢回路不串电阻，求电动机转速；第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新2.电动机在能耗制动下下放重物，若要求电动机转速为500r/min，电枢负载电流为额定电流，求电枢回路附加电阻值和电动机轴上转矩（考虑空载转矩）；3.电动机在转速反向的反接制动下工作，下降重物的电动机的速度为600r/min电枢负载电流为50A，求电枢电路应串电阻值、负载转矩、电网输入功率、轴上输出功率、电枢电路的电阻上消耗的功率（考虑空载转矩）第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新解：391.01050393.02.76440NaNNNenRIUC1.因在回馈制动下下降重物，故电源电压应为负值min/1186391.0393.060440rCRIUnNeaNNIan第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新TLTemnT0Ian第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新因需考虑空载转矩，故应先求此值3.4393.050)600(391.0aaeadRInCR2.NNNNTNemNnPICTTT95500mN7.2010502995502.76391.055.9第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新由于电动机工作在能耗制动状态，故电动机的负载转矩应为电动机的电磁转矩与空载转矩之和。即mNTICTTTaNTemL2.3057.202.76391.055.900第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新3.电动机在转速反接制动下应串的电阻值1.13393.050)600(391.0440aaNeNadRInCUR电动机的负载转矩也应为电磁转矩与空载转矩之和：mNTICTTTaNTemL4.2077.2050391.055.900第2章直流电机的电力拖动运行《电机及拖动基础》主编邵群涛第1章直流电机电子制作：刘启新电网供给的电功率为kWWUIP2222000504401电动机轴上输出功率为kWnTPL03.139550)600(4.20795502电动机轴上输出负机械功率，实际为机械功率经电动机输入至电枢。电枢电路电阻消耗的功率为kWRRIpadaa73.33)1.13393.0(50)(22